EP1046925A1 - Optoelektronische Vorrichtung - Google Patents

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EP1046925A1
EP1046925A1 EP00108119A EP00108119A EP1046925A1 EP 1046925 A1 EP1046925 A1 EP 1046925A1 EP 00108119 A EP00108119 A EP 00108119A EP 00108119 A EP00108119 A EP 00108119A EP 1046925 A1 EP1046925 A1 EP 1046925A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
optoelectronic device
evaluation unit
output
switches
monitoring area
Prior art date
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Granted
Application number
EP00108119A
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English (en)
French (fr)
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EP1046925B1 (de
Inventor
Georg Moll
Rolf Brunner
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Leuze Electronic GmbH and Co KG
Original Assignee
Leuze Electronic GmbH and Co KG
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Publication date
Application filed by Leuze Electronic GmbH and Co KG filed Critical Leuze Electronic GmbH and Co KG
Publication of EP1046925A1 publication Critical patent/EP1046925A1/de
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Publication of EP1046925B1 publication Critical patent/EP1046925B1/de
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16P—SAFETY DEVICES IN GENERAL; SAFETY DEVICES FOR PRESSES
    • F16P3/00—Safety devices acting in conjunction with the control or operation of a machine; Control arrangements requiring the simultaneous use of two or more parts of the body
    • F16P3/12—Safety devices acting in conjunction with the control or operation of a machine; Control arrangements requiring the simultaneous use of two or more parts of the body with means, e.g. feelers, which in case of the presence of a body part of a person in or near the danger zone influence the control or operation of the machine
    • F16P3/14—Safety devices acting in conjunction with the control or operation of a machine; Control arrangements requiring the simultaneous use of two or more parts of the body with means, e.g. feelers, which in case of the presence of a body part of a person in or near the danger zone influence the control or operation of the machine the means being photocells or other devices sensitive without mechanical contact
    • F16P3/144—Safety devices acting in conjunction with the control or operation of a machine; Control arrangements requiring the simultaneous use of two or more parts of the body with means, e.g. feelers, which in case of the presence of a body part of a person in or near the danger zone influence the control or operation of the machine the means being photocells or other devices sensitive without mechanical contact using light grids
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S17/00—Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
    • G01S17/02—Systems using the reflection of electromagnetic waves other than radio waves
    • G01S17/04—Systems determining the presence of a target

Definitions

  • the invention relates to an optoelectronic device according to the preamble of claim 1.
  • Such a device is known from DE 39 32 344 C2.
  • This device has a distance sensor working according to the triangulation principle with a transmitter emitting light rays and a received light rays receiving receiver, which is connected to an evaluation unit is.
  • a deflection unit having a deflection mirror the transmitted light beams are deflected so that they periodically cover a monitoring area paint over.
  • the objects are positioned by determining the current angular position of the deflection unit as well on the basis of the distance values determined by means of the distance sensor.
  • the dimensions of the monitoring area are in the form or the outline of the surveillance area as a result of pairs of distance and Angle values are stored in the evaluation unit.
  • the disadvantage here is that only one monitoring area in the evaluation unit is saved.
  • different applications often occur on which the optoelectronic device detects of objects within different surveillance areas with different Dimensions becomes necessary.
  • the optoelectronic device is particularly used in the field of personal protection, so that the optoelectronic Device must meet safety standards. It is an essential requirement that when selecting suitable monitoring areas a correspondingly high level of error security is guaranteed.
  • the invention has for its object in an optoelectronic device a fail-safe selection of different of the type mentioned at the beginning To create surveillance areas.
  • the dimensions of different monitoring areas are saved. There are several to select one or more of these monitoring areas Switches each have a supply line at an input of the evaluation unit connected, with each input a saved monitoring area assigned. Pressing a switch indicates the assigned Input a predetermined signal value, which an activation of this Input corresponds. By activating the input, the Input assigned monitoring area activated, which means that the objects in this surveillance area. For testing purposes, a Output of the evaluation unit, a signal value is output on the supply lines, which in the faultless case at the corresponding input of the Evaluation unit pending.
  • a major advantage of the device according to the invention is that A fail-safe selection via a single input of the evaluation unit of a certain surveillance area. Failure safety is the output of the signal values at the output of the evaluation unit guarantees which of the evaluation unit's inputs into it be read back and checked. This means a significant reduction the circuit complexity compared to conventional fail-safe circuit arrangements, where the inputs are usually designed redundantly Need to become.
  • the optoelectronic device is that to select the individual monitoring areas almost any switch can be used.
  • these switches can be used as relays and as outputs from controls, such as PLC controls, be trained. The selection can be made centrally via such controls of the surveillance areas.
  • the switches can also be used as binary sensors can be formed, for example by light barriers or proximity switches are formed. These sensors can, for example on machines, and to determine the current position of a serve on the machine movable machining center.
  • the optoelectronic The device is then attached to the machine so that the Is monitored in front of the machine. Depending on the position of the machining center one of the switches on the machine is operated, which is followed by optoelectronic Device a suitable monitoring area is selected.
  • Switching between two monitoring areas is particularly advantageous in such a way that when a switch is actuated first a second one Switch is operated so that objects in two different for a transition period Surveillance areas are captured. Only then is the reset carried out of the first switch, so that only the monitoring area that is connected to the second Switch is selected, is still active. In this way, the Switch between two surveillance areas no time gap in which no surveillance area is activated. In such a gap no object can be detected with the optoelectronic device, resulting in a Safety risk for people in the vicinity of the machine.
  • FIG. 1 shows an exemplary embodiment of an optoelectronic device 1 for capturing objects.
  • the optoelectronic device 1 has one Distance sensor with a transmitter light beam 2 emitting transmitter 3 and one Receiving light beams 4 receiving receiver 5.
  • the transmitter 3 consists preferably of a laser diode, which is used for beam shaping Transmitting light beams 2 is a transmission optics 6 downstream.
  • the receiver 5 is for example formed by a pin photodiode, which has a receiving optics 7 is upstream.
  • the distance measurement can be based on the principle of phase measurement respectively.
  • the laser diode is operated in CW mode, whereby an amplitude modulation is impressed on the transmitted light beams 2.
  • the distance information is obtained by comparing the phase positions the emitted transmission light beams 2 and that reflected back by an object and received light beams 4 impinging on the receiver 5.
  • the evaluation unit 8 is in the present embodiment of one Microcontroller formed.
  • the distance measurement can also be carried out using the pulse transit time method.
  • 3 short transmission light pulses are emitted by the transmitter.
  • the distance information is in this case by direct measurement of the transit time a transmitted light pulse to an object and back to the receiver 5 won.
  • the transmitted 2 and received light beams 4 are guided via a deflection unit 9.
  • the deflection unit 9 has a deflection mirror 10, which is on a rotatable, driven by a motor 11 base 12.
  • the Deflecting mirror 10 thereby rotates by a predetermined speed vertical axis of rotation D.
  • the transmitter 3 and the receiver 5 are in the axis of rotation D arranged above the deflecting mirror 10.
  • the deflecting mirror 10 is inclined at 45 ° with respect to the axis of rotation D, so that the transmitted light beams 2 reflected at the deflection mirror 10 in a horizontal manner Are guided in the direction out of the device 1.
  • the housing 14 is essentially cylindrical, the exit window 13 over a Angle range extends from 180 °. Accordingly, how particular can be seen from Figure 2, with the transmitted light beams 2 a semicircular flat surface scanned, in which objects can be detected.
  • the one from the Objects reflecting back reflected light rays 4 in a horizontal Direction the exit window 13 and are above the deflecting mirror 10 led to the receiver 5.
  • the current encoder continuously connected to the evaluation unit 8 Angular position of the deflection unit 9 is detected. From the angular position and the distance value registered in this angular position is in the evaluation unit 8 determines the position of an object.
  • Such optoelectronic devices 1 are also used in particular Area of personal protection used, whereby to fulfill the safety-related
  • the evaluation unit 8 requires a redundant structure having.
  • An example of such a monitoring area 15 is shown in Figure 2. In this case, the surveillance area 15 formed by a rectangular flat surface. Once an object or a If someone enters this monitoring area 15, an object message is issued. This object message can be used, for example, to switch off a machine, whose apron is monitored with the optoelectronic device 1 will be used.
  • the dimensions of the monitoring area 15 are in the evaluation unit 8 saved as a parameter set. That of the device 1 of an object Registered position values are stored in the evaluation unit 8 with the Monitoring area 15 compared. Based on this comparison it is judged whether the object has entered the monitoring area 15. If this is the case, the object message is output.
  • FIG. 3 a - d Such an application example is shown in Figures 3 a - d.
  • the case is the optoelectronic device 1 on a front of a machine 16 attached, which is movably mounted on rails 17.
  • the machine 16 can be from a machine tool, a press brake or the like be formed, the apron for security purposes by means of the optoelectronic Device 1 is monitored.
  • the dimensioning of the monitoring area 15 depends on the Position of the machine 16 on the rails 17.
  • the machine 16 is in one first end position. In this end position, transmitted light beams 18 hit one Transmitter 19 of a first light barrier to the assigned receiver 20 this light barrier.
  • This light barrier thus forms a limit switch Detection of the first end position of the machine 16.
  • the receiver 20 of the Light barrier is arranged at one end of the machine 16 while the transmitter 19 is arranged stationary in front of the machine 16. In this position the machine 16, the objects within a first, shown in Figure 3a Monitoring area 15 of the optoelectronic device 1 be recorded.
  • the receiver 20 of the light barrier is connected to a controller, not shown connected in the machine 16, which the movement of the machine 16th controls along the rails 17.
  • the optoelectronic is also connected to this control Device 1 connected.
  • the machine 16 moves the rails 17 from the first end position towards a second end position, machine 16 being controlled by the controller. While this movement of the machine 16 are by means of the optoelectronic Device 1 objects in the second monitoring area shown in Figure 3b 15 to capture.
  • the machine 16 is in one second end position, which is monitored by means of a second light barrier becomes.
  • the emitting light beam 21 Transmitter 22 of the light barrier stationary in front of the machine 16, while the receiver 23 is arranged on the machine 16, so that in the second end position the machine 16, the transmission light beams 21 emitted by the transmitter 22 onto the Meet receiver 23.
  • the optoelectronic Device 1 objects within the third shown in Figure 3c Monitoring area 15 can be detected.
  • Monitoring areas 15 are stored in the optoelectronic device 1.
  • a monitoring area can be created by switching over 15 are activated so that by means of the optoelectronic device 1 Objects in this monitoring area 15 are detected. Switching between different monitoring areas 15 takes place by means of Switches S1 - S4.
  • FIG. 4 shows an embodiment of the connection scheme for the connection the switch S1-S4 to the evaluation unit 8 of the optoelectronic device 1.
  • Each input E1 - E4 is a saved one Monitoring area 15 assigned, so that a total of switching between four different monitoring areas 15 is possible.
  • In principle can also have fewer or more switches S1 - SN each at one input E1 - EN of the evaluation unit 8 can be connected, so that a total a number N of monitoring areas 15 can be selected.
  • Switches S1 - S4 can be used by relays, control outputs or also from binary sensors, such as light barriers or proximity switches be educated.
  • the two other switches S2, S4 are each from an output of the control the machine 16 is formed.
  • Each of the switches S1-S4 is connected to an input E1 via a feed line Z1-Z4 - E4 of the evaluation unit 8 connected, with Z1 - Z4 in each supply line one resistor 24, 25, 26, 27 and one optocoupler 28, 29, 30, 31 in a row are switched.
  • the inputs are through the optocouplers 28 - 31 E1 - E4 of the evaluation unit 8 are galvanically isolated from the switches S1 - S4.
  • Between the optocouplers 28 - 31 and the inputs E1 - E4 of the evaluation unit 8 is also an arrangement of further resistors 32, 33, 34, 35 switched.
  • the leads Z1 - Z4 suppressor diodes 36, 37, 38, 39 connected to protect against transient overvoltages.
  • a specific monitoring area 15 is selected by actuation of the corresponding switch S1, S2, S3 or S4.
  • By pressing the Switch S1, S2, S3 or S4 is on the corresponding supply line Z1, Z2, Z3 or Z4 to a supply voltage VCC.
  • VCC voltage
  • the suppressor diodes 36-39 can supply voltage VCC in one wide range, typically varying between 16 and 30 volts nevertheless a constant current through the downstream optocoupler 28, 29, 30 or 31 flows.
  • the corresponding input E1, E2, E3 or E4 in the evaluation unit 8 is activated by this current.
  • the input E1-E4 can have two signal values 0 "and 1 ", with the signal value when the input E1, E2, E2 or E4 is activated 0 "is pending.
  • the circuit arrangement can be output A of the evaluation unit 8 to connect switches S1 - S4 to evaluation unit 8, the testing is preferably carried out cyclically.
  • the evaluation unit 8 via output A to leads Z1 - Z4 certain signal value is output, which via inputs E1 - E4 in the Evaluation unit 8 is read back. Correct operation is then an issue before, if the read out via the output A on the supply lines Z1 - Z4 Signal values are received again at the corresponding inputs E1 - E4.
  • the safety requirements for the use of optoelectronic device 1 in the field of personal protection are assumed to be fulfilled. Is particularly advantageous in the Circuit arrangement according to the invention that the leads Z1 - Z4 between a switch S1 - S4 and the evaluation unit 8 are not designed redundantly must be in order to meet the safety requirements.
  • the mode of operation of the circuit arrangement according to FIG. 4 is illustrated in the pulse diagram according to FIG. 5.
  • time t 1 only switch S2 is actuated, so that supply voltage VCC is present on supply line Z2.
  • the other switches S1, S3, S4 are not actuated, so that the voltage value 0 is present on the leads Z1, Z3, Z4.
  • only input E2 of evaluation unit 8 is activated, so that signal value 0 is present there.
  • Signal value 1 is present at the other inputs E1, E3, E4, so that they are deactivated. Therefore, only the second monitoring area 15 is activated by the activation of the second input E2 until the time t 1 , so that objects in this monitoring area 15 are detected with the optoelectronic device 1.
  • This case corresponds, for example, to the arrangement shown in FIG. 3b the machine 16.
  • the machine 16 moves between the first and the second end position, so that the light paths of the two light barriers, which form the switches S1 and S3, interrupted and therefore not actuated are.
  • the journey to the second end position of the machine 16 is only an output of the control, which forms the switch S2, operated.
  • the other, output forming switch S4 for driving machine 16 in reverse In this case, direction is also not activated.
  • the monitoring area 15 is switched over by operating switch S3 in addition to switch S2, as a result of which supply voltage VCC is also present on supply line Z3. Accordingly, the signal values 0 are present at the inputs E2 and E3 at the same time, so that the second and third monitoring areas 15 are simultaneously activated in the evaluation unit 8, so that objects are simultaneously detected in the second and third monitoring areas 15 with the optoelectronic device 1.
  • This case corresponds to moving the machine 16 into the second end position, which is shown in FIG. 3c.
  • the output of the control forming the switch S2 is still activated, however, the transmission light beams 21 of the transmitter 22 of the second light barrier already strike the assigned receiver 23, so that the switch S3 is already actuated.
  • the machine 16 is stopped for times greater than t 2 , the output of the control forming the switch S2 is thus no longer actuated, while, as shown in FIG. 3c, the switch S3 formed by the second light barrier is actuated. The movement of the machine 16 into the second end position is thus completed. Accordingly, input E2 is deactivated so that signal value 1 is present there, whereas input E3 remains activated. This completes the switching process between the second and third monitoring areas 15, so that objects are only detected in the third monitoring area 15 as shown in FIG. 3c.
  • the switchover between the two monitoring areas according to the invention 15 has the advantage that no temporal during the switching process Gap arises in which no monitoring area 15 is activated. If no monitoring area 15 is activated, this corresponds to a specification of a monitoring area 15 with the area zero, so that with the optoelectronic device 1 no longer detects objects. This could cause objects or people to immediately go undetected the optoelectronic device 1 and thus in the danger zone of the machine 16 could stop what is a danger to the operating personnel of the Machine 16 would represent.
  • the optoelectronic device 1 allows several monitoring areas 15 to be activated simultaneously during the switching process.
  • the permissible range N min N N N N max preferably being in the range 1 N N 2 2. This means that either only the activation of one monitoring area 15 or at most the activation of two monitoring areas 15 is permitted. If more or less than the permissible number of monitoring areas 15 are activated via the switches S1-S4 connected to the evaluation unit 8, an error message is output in the optoelectronic device 1, whereupon, for example, the connected machine 16 is switched off for safety reasons.
  • This target time is preferably chosen application-specifically and defines the Maximum duration over which the switching process between different Monitoring areas 15 may extend. If this target time is exceeded, so there is also an error message.
  • the functionality of the optocouplers 28-31, the resistors 32-35 and the inputs E1-E4 of the circuit arrangement according to FIG. 4 can be checked.
  • the functions of the switches S1-S4 and the feed lines Z1-Z4 can also be checked by checking the bit pattern at the inputs E1-E4 when the monitoring area changes.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine optoelektronische Vorrichtung (1) zum Erfassen von Objekten in einem Überwachungsbereich (15) mit einem Distanzsensor, welcher einen Sendelichtstrahlen (2) emittierenden Sender (3) und einen Empfangslichtstrahlen (4) empfangenden Empfänger (5) aufweist, einer Auswerteeinheit (8) zur Auswertung der am Empfänger (5) anstehenden Empfangssignale und einer Ablenkeinheit (9), an welcher die Sendelichtstrahlen (2) abgelenkt werden, so daß diese periodisch den Überwachungsbereich (15) überstreichen. In der Auswerteeinheit (8) sind die Abmessungen verschiedener Überwachungsbereiche (15) abgespeichert. Mehrere Schalter (S1 - S4) sind über jeweils eine Zuleitung (Z1 - Z4) an einen Eingang (E1 - E4) der Auswerteeinheit (8) angeschlossen, wobei jedem Eingang (E1 - E4) ein abgespeicherter Überwachungsbereich (15) zugeordnet ist. Durch Betätigen eines Schalters (S1 - S4) steht am zugeordneten Eingang (E1 - E4) ein vorgegebener Signalwert an, welcher einer Aktivierung des Eingangs (E1 - E4) entspricht. Dadurch wird der zugeordnete abgespeicherte Überwachungsbereich (15) aktiviert, wodurch die Objekte in diesem Überwachungsbereich (15) erfaßt werden. Zu Testzwecken ist über einen Ausgang A der Auswerteeinheit (8) auf die Zuleitungen (Z1 - Z4) jeweils ein vorgegebener Signalwert ausgebbar ist, welcher im fehlerfreien Fall an dem entsprechenden Eingang (E1 - E4) der Auswerteeinheit (8) ansteht. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft eine optoelektronische Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Eine derartige Vorrichtung ist aus der DE 39 32 344 C2 bekannt. Diese Vorrichtung weist einen nach dem Triangulationsprinzip arbeitenden Distanzsensor mit einem Sendelichtstrahlen emittierenden Sender und einem Empfangslichtstrahlen empfangenden Empfänger auf, der an eine Auswerteeinheit angeschlossen ist. Über eine einen Ablenkspiegel aufweisende Ablenkeinheit werden die Sendelichtstrahlen abgelenkt, so daß diese periodisch einen Überwachungsbereich überstreichen. Die Positionsbestimmung der Objekte erfolgt durch die Ermittlung der aktuellen Winkelstellung der Ablenkeinheit sowie anhand der mittels des Distanzsensors ermittelten Distanzwerte.
Die Abmessungen des Überwachungsbereichs sind in Form oder Berandungskontur des Überwachungsbereichs als Folge von Paaren von Distanz- und Winkelwerten in der Auswerteeinheit abgespeichert.
Zur Erfassung eines Objekts wird dessen Position erfaßt, in dem die zugehörigen Distanz- und Winkelwerte registriert werden. Diese Distanz- und Winkelwerte werden mit der abgespeicherten Berandungskontur des Überwachungsbereichs verglichen. Ergibt sich dabei, daß sich das Objekt innerhalb des Überwachungsbereichs befindet, so wird eine Signalabgabe ausgelöst.
Nachteilig hierbei ist, daß in der Auswerteeinheit nur ein Überwachungsbereich abgespeichert ist. In der Praxis treten jedoch häufig verschiedene Anwendungsfälle auf, bei welchen mittels der optoelektronischen Vorrichtung eine Erfassung von Objekten innerhalb verschiedener Überwachungsbereiche mit unterschiedlichen Abmessungen notwendig wird. Ist beispielsweise eine optoelektronische Vorrichtung an der Frontseite eines fahrerlosen Transportfahrzeugs montiert, um das Vorfeld des Fahrzeugs zu überwachen, so kann die Dimensionierung des Überwachungsbereichs davon abhängig sein, ob sich das Fahrzeug in einem Gang entlang einer vorgegebenen Bahn oder in einer Halle frei bewegt.
Bei derartigen Applikationen wird die optoelektronische Vorrichtung insbesondere im Bereich des Personenschutzes eingesetzt, so daß die optoelektronische Vorrichtung sicherheitstechnischen Maßstäben genügen muß. Dabei ist eine wesentliche Voraussetzung, daß bei einer Auswahl von geeigneten Überwachungsbereichen eine entsprechend hohe Fehlersicherheit gewährleistet ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer optoelektronischen Vorrichtung der eingangs genannten Art eine fehlersichere Auswahl von verschiedenen Überwachungsbereichen zu schaffen.
Zur Lösung dieser Aufgabe sind die Merkmale des Anspruchs 1 vorgesehen. Vorteilhafte Ausführungsformen und zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.
Erfindungsgemäß sind in der Auswerteeinheit der optoelektronischen Vorrichtung die Abmessungen verschiedener Überwachungsbereiche abgespeichert. Zur Auswahl eines oder mehrerer dieser Überwachungsbereiche sind mehrere Schalter über jeweils eine Zuleitung an einem Eingang der Auswerteeinheit angeschlossen, wobei jedem Eingang ein abgespeicherter Überwachungsbereich zugeordnet ist. Durch Betätigen eines Schalters steht am zugeordneten Eingang ein vorgegebener Signalwert an, welcher einer Aktivierung dieses Eingangs entspricht. Durch die Aktivierung des Eingangs wird auch der dem Eingang zugeordnete Überwachungsbereich aktiviert, wodurch die Objekte in diesem Überwachungsbereich erfaßt werden. Zu Testzwecken wird über einen Ausgang der Auswerteeinheit auf die Zuleitungen jeweils ein Signalwert ausgegeben, welcher im fehlerfreien Fall an dem entsprechenden Eingang der Auswerteeinheit ansteht.
Ein wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung besteht darin, daß über einen einzelnen Eingang der Auswerteeinheit eine fehlersichere Auswahl eines bestimmten Überwachungsbereichs erfolgen kann. Die Fehlersicherheit wird dabei durch die Ausgabe der Signalwerte am Ausgang der Auswerteeinheit gewährleistet, welche über die Eingänge der Auswerteeinheit in diese rückgelesen und überprüft werden. Dies bedeutet eine erhebliche Reduzierung des Schaltungsaufwands gegenüber herkömmlichen fehlersicheren Schaltungsanordnungen, bei welchen die Eingänge üblicherweise redundant ausgelegt werden müssen.
Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen optoelektronischen Vorrichtung besteht darin, daß zur Auswahl der einzelnen Überwachungsbereiche nahezu beliebige Schalter einsetzbar sind. Insbesondere können diese Schalter als Relais und als Ausgänge von Steuerungen, wie zum Beispiel SPS Steuerungen, ausgebildet sein. Über derartige Steuerungen kann dabei zentral die Auswahl der Überwachungsbereiche erfolgen. Desweiteren können die Schalter auch als binäre Sensoren ausgebildet sein, welche beispielsweise von Lichtschranken oder Näherungsschaltern gebildet sind. Diese Sensoren können sich beispielsweise an Maschinen befinden, und zur Ermittlung der aktuellen Position eines an der Maschine verfahrbaren Bearbeitungszentrums dienen. Die optoelektronische Vorrichtung ist dann so an der Maschine angebracht, daß mit dieser das Vorfeld der Maschine überwacht wird. Je nach Position des Bearbeitungszentrums an der Maschine wird einer der Schalter betätigt, worauf in der optoelektronischen Vorrichtung ein geeigneter Überwachungsbereich ausgewählt wird.
Besonders vorteilhaft erfolgt das Umschalten zwischen zwei Überwachungsbereichen derart, daß bei einem ersten betätigten Schalter zunächst ein zweiter Schalter betätigt wird, so daß für eine Übergangszeit Objekte in zwei verschiedenen Überwachungsbereichen erfaßt werden. Erst dann erfolgt das Rücksetzen des ersten Schalters, so daß nur der Überwachungsbereich, der mit dem zweiten Schalter ausgewählt wurde, noch aktiv ist. Auf diese Weise entsteht beim Wechsel zwischen zwei Überwachungsbereichen keine zeitliche Lücke, in welcher kein Überwachungsbereich aktiviert ist. In einer derartigen Lücke könnte mit der optoelektronischen Vorrichtung kein Objekt erfaßt werden, was zu einem Sicherheitsrisiko für Personen im Umfeld der Maschine führen würde.
Die Erfindung wird im nachstehenden anhand der Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
Figur 1:
Schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels der optoelektronischen Vorrichtung.
Figur 2:
Schematische Darstellung eines mittels der optoelektronischen Vorrichtung gemäß Figur 1 überwachten Überwachungsbereichs.
Figur 3:
Anordnung einer optoelektronischen Vorrichtung an einer auf einer Schiene verfahrbaren Maschine
  • a) in einer ersten Endposition der Maschine bei einem ersten von der optoelektronischen Vorrichtung überwachten Überwachungsbereich,
  • b) während der Fahrt der Maschine von der ersten zur zweiten Endposition bei einem zweiten von der optoelektronischen Vorrichtung überwachten Überwachungsbereich,
  • c) in einer zweiten Endposition der Maschine bei einem dritten von der optoelektronischen Vorrichtung überwachten Überwachungsbereich,
  • d) während der Fahrt der Maschine von der zweiten zur ersten Endposition bei einem vierten von der optoelektronischen Vorrichtung überwachten Überwachungsbereich.
Figur 4:
Anschlußschema für den Anschluß mehrerer Schalter an die Auswerteeinheit der optoelektronischen Vorrichtung gemäß Figur 1.
Figur 5:
Impulsdiagramm für das Anschlußschema gemäß Figur 4.
Figur 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer optoelektronischen Vorrichtung 1 zum Erfassen von Objekten. Die optoelektronische Vorrichtung 1 weist einen Distanzsensor mit einem Sendelichtstrahlen 2 emittierenden Sender 3 und einen Empfangslichtstrahlen 4 empfangenden Empfänger 5 auf. Der Sender 3 besteht vorzugsweise aus einer Laserdiode, welcher zur Strahlformung der Sendelichtstrahlen 2 eine Sendeoptik 6 nachgeordnet ist. Der Empfänger 5 ist beispielsweise von einer pin-Photodiode gebildet, welcher eine Empfangsoptik 7 vorgeordnet ist.
Die Distanzmessung kann zum einen nach dem Prinzip der Phasenmessung erfolgen. In diesem Fall wird die Laserdiode im CW-Betrieb betrieben, wobei den Sendelichtstrahlen 2 eine Amplitudenmodulation aufgeprägt ist. Empfangsseitig wird die Distanzinformation durch einen Vergleich der Phasenlagen der emittierten Sendelichtstrahlen 2 und der von einem Objekt zurückreflektierten und auf den Empfänger 5 auftreffenden Empfangslichtstrahlen 4 ermittelt.
Diese Auswertung erfolgt in einer Auswerteeinheit 8, an welche der Sender 3 und der Empfänger 5 über nicht dargestellte Zuleitungen angeschlossen sind. Die Auswerteeinheit 8 ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel von einem Microcontroller gebildet.
Alternativ kann die Distanzmessung auch nach der Impulslaufzeitmethode erfolgen. In diesem Fall werden vom Sender 3 kurze Sendelichtimpulse emittiert. Die Distanzinformation wird in diesem Fall durch direkte Messung der Laufzeit eines Sendelichtimpulses zu einem Objekt und zurück zum Empfänger 5 gewonnen.
Die Sende- 2 und Empfangslichtstrahlen 4 sind über eine Ablenkeinheit 9 geführt. Die Ablenkeinheit 9 weist einen Ablenkspiegel 10 auf, welcher auf einem drehbaren, über einen Motor 11 angetriebenen Sockel 12 aufsitzt. Der Ablenkspiegel 10 rotiert dadurch mit einer vorgegebenen Drehzahl um eine vertikale Drehachse D. Der Sender 3 und der Empfänger 5 sind in der Drehachse D oberhalb des Ablenkspiegels 10 angeordnet.
Der Ablenkspiegel 10 ist um 45° gegenüber der Drehachse D geneigt, so daß die am Ablenkspiegel 10 reflektierten Sendelichtstrahlen 2 in horizontaler Richtung verlaufend aus der Vorrichtung 1 geführt sind. Dabei durchdringen die Sendelichtstrahlen 2 ein Austrittsfenster 13, welches in der Frontwand des Gehäuses 14 der Vorrichtung 1 angeordnet ist. Das Gehäuse 14 ist im wesentlichen zylindrisch ausgebildet, wobei sich das Austrittsfenster 13 über einen Winkelbereich von 180° erstreckt. Dementsprechend wird, wie insbesondere aus Figur 2 ersichtlich ist, mit den Sendelichtstrahlen 2 eine halbkreisförmige ebene Fläche abgetastet, in welcher Objekte detektierbar sind. Die von den Objekten zurückreflektierten Empfangslichtstrahlen 4 durchsetzen in horizontaler Richtung verlaufend das Austrittsfenster 13 und werden über den Ablenkspiegel 10 zum Empfänger 5 geführt.
Zur Erfassung der Position der Objekte wird mittels eines nicht dargestellten, an die Auswerteeinheit 8 angeschlossenen Winkelgebers fortlaufend die aktuelle Winkelposition der Ablenkeinheit 9 erfaßt. Aus der Winkelposition und dem in dieser Winkelposition registrierten Distanzwert wird in der Auswerteeinheit 8 die Position eines Objektes bestimmt.
Derartige optoelektronische Vorrichtungen 1 werden insbesondere auch im Bereich des Personenschutzes eingesetzt, wobei zur Erfüllung der sicherheitstechnischen Anforderungen die Auswerteeinheit 8 einen redundanten Aufbau aufweist.
Bei derartigen sicherheitstechnischen Anwendungen erfolgt typischerweise die Erfassung von Objekten und Personen nicht innerhalb der gesamten von den Sendelichtstrahlen 2 überstrichenen Fläche, sondern innerhalb eines begrenzten Überwachungsbereichs 15. Ein Beispiel für einen derartigen Überwachungsbereich 15 ist in Figur 2 dargestellt. In diesem Fall ist der Überwachungsbereich 15 von einer rechteckigen ebenen Fläche gebildet. Sobald ein Objekt oder eine Person in diesen Überwachungsbereich 15 eindringt, erfolgt eine Objektmeldung. Diese Objektmeldung kann beispielsweise zum Abschalten einer Maschine, deren Vorfeld mit der optoelektronischen Vorrichtung 1 überwacht wird, verwendet werden.
Die Abmessungen des Überwachungsbereichs 15 sind in der Auswerteeinheit 8 als Parametersatz abgespeichert. Die von der Vorrichtung 1 von einem Objekt registrierten Positionswerte werden in der Auswerteeinheit 8 mit dem abgespeicherten Überwachungsbereich 15 verglichen. Anhand dieses Vergleichs wird beurteilt, ob das Objekt in den Überwachungsbereich 15 eingedrungen ist. Falls dies der Fall ist, wird die Objektmeldung ausgegeben.
In vielen sicherheitstechnischen Applikationen kann es notwendig sein, Objekte zu verschiedenen Zeiten in unterschiedlich gestalteten Überwachungsbereichen 15 zu erfassen.
Ein derartiges Applikationsbeispiel ist in den Figuren 3 a - d dargestellt. In diesem Fall ist die optoelektronische Vorrichtung 1 an einer Frontseite einer Maschine 16 angebracht, welche auf Schienen 17 verfahrbar gelagert ist. Die Maschine 16 kann von einer Werkzeugmaschine, einer Abkantpresse oder dergleichen gebildet sein, wobei deren Vorfeld zu Sicherheitszwecken mittels der optoelektronischen Vorrichtung 1 überwacht wird. Wie in den Figuren 3a - d dargestellt, hängt die Dimensionierung des Überwachungsbereichs 15 von der Position der Maschine 16 auf den Schienen 17 ab.
Bei dem in Figur 3a dargestellten Fall befindet sich die Maschine 16 in einer ersten Endposition. In dieser Endposition treffen Sendelichtstrahlen 18 eines Senders 19 einer ersten Lichtschranke auf den zugeordneten Empfänger 20 dieser Lichtschranke. Diese Lichtschranke bildet somit einen Endschalter zur Erkennung der ersten Endposition der Maschine 16. Der Empfänger 20 der Lichtschranke ist dabei an einem Ende der Maschine 16 angeordnet, während der Sender 19 stationär vor der Maschine 16 angeordnet ist. In dieser Position der Maschine 16 müssen die Objekte innerhalb eines ersten, in Figur 3a dargestellten Überwachungsbereichs 15 von der optoelektronischen Vorrichtung 1 erfaßt werden.
Der Empfänger 20 der Lichtschranke ist dabei an eine nicht dargestellte Steuerung in der Maschine 16 angeschlossen, welche die Bewegung der Maschine 16 längs der Schienen 17 steuert. An diese Steuerung ist zudem auch die optoelektronische Vorrichtung 1 angeschlossen.
Bei der in Figur 3b dargestellten Anordnung bewegt sich die Maschine 16 auf den Schienen 17 von der ersten Endposition in Richtung einer zweiten Endposition, wobei dabei die Maschine 16 von der Steuerung gesteuert wird. Während dieser Bewegung der Maschine 16 sind mittels der optoelektronischen Vorrichtung 1 Objekte in dem in Figur 3b dargestellten zweiten Überwachungsbereich 15 zu erfassen.
Bei der Anordnung gemäß Figur 3c befindet sich die Maschine 16 in einer zweiten Endposition, welche mittels einer zweiten Lichtschranke überwacht wird. Dabei befindet sich wiederum der Sendelichtstrahlen 21 emittierende Sender 22 der Lichtschranke stationär vor der Maschine 16, während der Empfänger 23 an der Maschine 16 angeordnet ist, so daß in der zweiten Endposition der Maschine 16 die vom Sender 22 emittierten Sendelichtstrahlen 21 auf den Empfänger 23 treffen. Bei dieser Anordnung müssen mittels der optoelektronischen Vorrichtung 1 Objekte innerhalb des dritten in Figur 3c dargestellten Überwachungsbereichs 15 erfaßt werden.
Schließlich bewegt sich die Maschine 16 wie in Figur 3d dargestellt auf den Schienen 17 von der zweiten in Richtung der ersten Endposition. Während dieser Bewegung müssen Objekte innerhalb des in Figur 3d dargestellten Überwachungsbereichs 15 erkannt werden.
Erfindungsgemäß sind die Abmessungen sämtlicher in Figur 3a - d dargestellten Überwachungsbereiche 15 in der optoelektronischen Vorrichtung 1 abgespeichert. Dabei kann durch einen Umschaltvorgang ein Überwachungsbereich 15 aktiviert werden, so daß mittels der optoelektronischen Vorrichtung 1 die Objekte in diesem Überwachungsbereich 15 erfaßt werden. Das Umschalten zwischen verschiedenen Überwachungsbereichen 15 erfolgt dabei mittels Schaltern S1 - S4.
Figur 4 zeigt ein Ausführungsbeispiel des Anschlußschemas für den Anschluß der Schalter S1 - S4 an die Auswerteeinheit 8 der optoelektronischen Vorrichtung 1. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind insgesamt vier Schalter S1 - S4 jeweils an einen Eingang E1 - E4 der als Microcontroller ausgebildeten Auswerteeinheit 8 angeschlossen. Jedem Eingang E1 - E4 ist ein abgespeicherter Überwachungsbereich 15 zugeordnet, so daß insgesamt ein Umschalten zwischen vier unterschiedlichen Überwachungsbereichen 15 möglich ist. Prinzipiell können auch weniger oder mehrere Schalter S1 - SN jeweils an einen Eingang E1 - EN der Auswerteeinheit 8 angeschlossen sein, wodurch insgesamt eine Anzahl N von Überwachungsbereichen 15 auswählbar ist.
Die Schalter S1 - S4 können von Relais, Ausgängen von Steuerungen oder auch von binären Sensoren, wie zum Beispiel Lichtschranken oder Näherungsschaltern gebildet sein. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind zwei der Schalter S1, S3 gemäß Figur 4 von den Lichtschranken an der Maschine 16 gemäß Figur 3 gebildet.
Die beiden anderen Schalter S2, S4 sind jeweils von einem Ausgang der Steuerung der Maschine 16 gebildet.
Jeder der Schalter S1 - S4 ist über eine Zuleitung Z1 - Z4 an einen Eingang E1 - E4 der Auswerteeinheit 8 angeschlossen, wobei in jeder Zuleitung Z1 - Z4 jeweils ein Widerstand 24, 25, 26, 27 und ein Optokoppler 28, 29, 30, 31 hintereinander geschaltet sind. Durch die Optokoppler 28 - 31 sind die Eingänge E1 - E4 der Auswerteeinheit 8 von den Schaltern S1 - S4 galvanisch getrennt. Zwischen den Optokopplern 28 - 31 und den Eingängen E1 - E4 der Auswerteeinheit 8 ist zudem eine Anordnung von weiteren Widerständen 32, 33, 34, 35 geschaltet. Zudem sind an die Zuleitungen Z1 - Z4 Supressor-Dioden 36, 37, 38, 39 zum Schutz gegen transiente Überspannungen angeschlossen. Schließlich ist ein Ausgang A der Auswerteeinheit 8 über einen weiteren Optokoppler 40 und eine Anordnung von Dioden 41, 42, 43, 44 an die Zuleitungen Z1 - Z4 angeschlossen. Durch diese Beschaltung wird erreicht, daß ein Signal am Ausgang A der Auswerteeinheit 8 gleichzeitig auf alle Zuleitungen Z1 - Z4 zwischen den Schaltern S1 - S4 und den Eingängen E1 - E4 der Auswerteeinheit 8 ausgebbar ist.
Die Auswahl eines bestimmten Überwachungsbereichs 15 erfolgt durch Betätigen des entsprechenden Schalters S1, S2, S3 oder S4. Durch das Betätigen des Schalters S1, S2, S3 oder S4 liegt auf der entsprechenden Zuleitung Z1, Z2, Z3 oder Z4 eine Versorgungsspannung VCC an. Durch die Schutzbeschaltung mit den Supressor-Dioden 36 - 39 kann die Versorgungsspannung VCC in einem weiten Bereich, typischerweise zwischen 16 und 30 Volt variieren, wobei trotzdem ein konstanter Strom durch den nachgeordneten Optokoppler 28, 29, 30 oder 31 fließt.
Durch diesen Strom wird der entsprechende Eingang E1, E2, E3 oder E4 in der Auswerteeinheit 8 aktiviert. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel kann der Eingang E1 - E4 zwei Signalwerte
Figure 00100001
0" und 1" annehmen, wobei bei einem aktivierten Eingang E1, E2, E2 oder E4 der Signalwert 0" ansteht.
Bei einem geöffneten Schalter S1, S2, S3 oder S4 liegt auf der entsprechenden Zuleitung Z1, Z2, Z3 oder Z4 der Spannungswert 0" an, so daß der zugehörige Eingang E1, E2, E3 oder E4 deaktiviert ist und den Signalwert 1" annimmt.
Über den Ausgang A der Auswerteeinheit 8 kann die Schaltungsanordnung zum Anschluß der Schalter S1 - S4 an die Auswerteeinheit 8 getestet werden, wobei die Testung vorzugsweise zyklisch erfolgt. Hierzu wird von der Auswerteeinheit 8 über den Ausgang A auf die Zuleitungen Z1 - Z4 jeweils ein bestimmter Signalwert ausgegeben, welcher über die Eingänge E1 - E4 in die Auswerteeinheit 8 rückgelesen wird. Ein fehlerfreier Betrieb liegt dabei dann vor, wenn die über den Ausgang A auf die Zuleitungen Z1 - Z4 ausgelesenen Signalwerte an den entsprechenden Eingängen E1 - E4 wieder empfangen werden. Durch diese Testung werden die sicherheitstechnischen Anforderungen, die für den Einsatz der optoelektronischen Vorrichtung 1 im Bereich des Personenschutzes vorausgesetzt werden, erfüllt. Besonders vorteilhaft ist bei der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung, daß die Zuleitungen Z1 - Z4 zwischen einem Schalter S1 - S4 und der Auswerteeinheit 8 nicht redundant ausgelegt sein müssen, um die sicherheitstechnischen Anforderungen zu erfüllen.
Die Funktionsweise der Schaltungsanordnung gemäß Figur 4 ist in dem Impulsdiagramm gemäß Figur 5 veranschaulicht. Bis zum Zeitpunkt t1 ist lediglich der Schalter S2 betätigt, so daß auf der Zuleitung Z2 die Versorgungsspannung VCC anliegt. Die anderen Schalter S1, S3, S4 sind nicht betätigt, so daß auf den Zuleitungen Z1, Z3, Z4 jeweils der Spannungswert 0 anliegt. Dementsprechend ist nur der Eingang E2 der Auswerteeinheit 8 aktiviert, so daß dort der Signalwert 0 ansteht. An den anderen Eingängen E1, E3, E4 steht jeweils der Signalwert 1 an, so daß diese deaktiviert sind. Daher ist bis zu dem Zeitpunkt t1 durch die Aktivierung des zweiten Eingangs E2 nur der zweite Überwachungsbereich 15 aktiviert, so daß mit der optoelektronischen Vorrichtung 1 Objekte in diesem Überwachungsbereich 15 erfaßt werden.
Dieser Fall entspricht beispielsweise der in Figur 3b dargestellten Anordnung der Maschine 16. Die Maschine 16 bewegt sich zwischen der ersten und der zweiten Endposition, so daß die Lichtwege der beiden Lichtschranken, welche die Schalter S1 und S3 bilden, unterbrochen und demzufolge nicht betätigt sind. Während der Fahrt zur zweiten Endposition der Maschine 16 ist lediglich ein Ausgang der Steuerung, welche den Schalter S2 bildet, betätigt. Der weitere, den Schalter S4 bildende Ausgang für die Fahrt der Maschine 16 in umgekehrter Richtung ist in diesem Fall ebenfalls nicht betätigt.
Zwischen den Zeitpunkten t1 und t2 wird eine Umschaltung des Überwachungsbereichs 15 eingeleitet, indem zusätzlich zum Schalter S2 der Schalter S3 betätigt ist, wodurch auch auf der Zuleitung Z3 die Versorgungsspannung VCC anliegt. Dementsprechend stehen an den Eingängen E2 und E3 gleichzeitig die Signalwerte 0 an, so daß in der Auswerteeinheit 8 gleichzeitig der zweite und der dritte Überwachungsbereich 15 aktiviert sind, so daß mit der optoelektronischen Vorrichtung 1 Objekte gleichzeitig im zweiten und dritten Überwachungsbereich 15 erfaßt werden.
Dieser Fall entspricht dem Einfahren der Maschine 16 in die zweite Endposition die in Figur 3c dargestellt ist. In dem Zeitbereich zwischen t1 und t2 ist der den Schalter S2 bildende Ausgang der Steuerung noch aktiviert, wobei jedoch bereits die Sendelichtstrahlen 21 des Sender 22 der zweiten Lichtschranke auf den zugeordneten Empfänger 23 treffen, so daß auch bereits der Schalter S3 betätigt ist.
Für Zeiten größer als t2 ist die Maschine 16 angehalten, der den Schalter S2 bildende Ausgang der Steuerung ist somit nicht mehr betätigt, während wie in Figur 3c dargestellt der von der zweiten Lichtschranke gebildete Schalter S3 betätigt ist. Das Verfahren der Maschine 16 in die zweite Endposition ist damit abgeschlossen. Entsprechend wird der Eingang E2 deaktiviert, so daß dort der Signalwert 1 ansteht, wogegen der Eingang E3 aktiviert bleibt. Damit ist der Umschaltvorgang zwischen dem zweiten und dritten Überwachungsbereich 15 abgeschlossen, so daß Objekte nur noch im dritten Überwachungsbereich 15 wie in Figur 3c dargestellt erfaßt werden.
Die erfindungsgemäße Umschaltung zwischen den beiden Überwachungsbereichen 15 weist den Vorteil auf, daß während des Umschaltvorgangs keine zeitliche Lücke entsteht, in welcher kein Überwachungsbereich 15 aktiviert ist. Wenn nämlich kein Überwachungsbereich 15 aktiviert ist, so entspricht dies einer Vorgabe eines Überwachungsbereichs 15 mit der Fläche null, so daß mit der optoelektronischen Vorrichtung 1 keine Objekte mehr erfaßbar sind. Dies könnte dazu führen, daß sich Objekte oder Personen unerkannt unmittelbar vor der optoelektronischen Vorrichtung 1 und damit im Gefahrenbereich der Maschine 16 aufhalten könnten, was eine Gefährdung für das Bedienpersonal der Maschine 16 darstellen würde.
Um diese Gefahrenquelle auszuschalten wird bei der erfindungsgemäßen optoelektronischen Vorrichtung 1 zugelassen, daß während des Umschaltvorgangs mehrere Überwachungsbereiche 15 gleichzeitig aktiviert sind. In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung wird in der Auswerteeinheit 8 nur eine bestimmte Anzahl N von gleichzeitig aktivierbaren Überwachungsbereichen 15 zugelassen, wobei der zulässige Bereich Nmin ≤ N ≤ Nmax vorzugsweise im Bereich 1 ≤ N ≤ 2 liegt. Dies bedeutet, daß entweder nur die Aktivierung eines Überwachungsbereichs 15 oder maximal die Aktivierung von zwei Überwachungsbereichen 15 zulässig ist. Werden über die an die Auswerteeinheit 8 angeschlossenen Schalter S1 - S4 mehr oder weniger als die zulässige Anzahl von Überwachungsbereichen 15 aktiviert, erfolgt eine Fehlermeldung in der optoelektronischen Vorrichtung 1, worauf beispielsweise die angeschlossene Maschine 16 aus Sicherheitsgründen abgeschaltet wird.
Zudem kann in der Auswerteeinheit 8 überwacht werden, ob die zulässige gleichzeitige Aktivierung mehrerer Überwachungsbereiche 15 eine vorgegebene Sollzeit überschreitet.
Diese Sollzeit ist vorzugsweise applikationspezifisch gewählt und definiert die Maximaldauer, über welche sich der Umschaltvorgang zwischen verschiedenen Überwachungsbereichen 15 erstrecken darf. Wird diese Sollzeit überschritten, so erfolgt ebenfalls eine Fehlermeldung.
Während des Zeitintervalls zwischen t3 und t4 des in Figur 5 dargestellten Impulsdiagramms erfolgt die Testung der Schaltungsanordnung gemäß Figur 4. Hierzu wird der Ausgang A der Auswerteeinheit 8 aktiviert. Dadurch wird über die Anordnung der Dioden 41 - 44 auf alle Zuleitungen Z1 - Z4 gleichzeitig der Signalwert 1 ausgegeben, was einer Deaktivierung der Schalter S1 - S4 entspricht. Dabei wird in der Auswerteeinheit 8 geprüft, ob an den Eingängen E1 - E4 die entsprechenden Signalwerte 1 wie in Figur 5 dargestellt, anliegen. Ist dies der Fall, so liegt ein fehlerfreier Betrieb der Schaltungsanordnung vor. Weicht der Signalwert wenigstens einer der Eingänge E1 - E4 von diesen Sollwerten ab, so wird eine Fehlermeldung ausgegeben. Mit dieser Art der Testung ist die Funktionsfähigkeit der Optokoppler 28 ― 31, der Widerstände 32 ― 35 und der Eingänge E1- E4 der Schaltungsanordnung gemäß Figur 4 abprüfbar. Durch Abprüfen der Bitmuster an den Eingängen E1 ― E4 bei einem Wechsel des Überwachungsbereichs können zudem die Funktionen der Schalter S1 ― S4 und der Zuleitungen Z1 ― Z4 überprüft werden.

Claims (19)

  1. Optoelektronische Vorrichtung zum Erfassen von Objekten in einem Überwachungsbereich mit einem Distanzsensor, welcher einen Sendelichtstrahlen emittierenden Sender und einen Empfangslichtstrahlen empfangenden Empfänger aufweist, einer Auswerteeinheit zur Auswertung der am Empfänger anstehenden Empfangssignale und einer Ablenkeinheit, an welcher die Sendelichtstrahlen abgelenkt werden, so daß diese periodisch den Überwachungsbereich überstreichen, dadurch gekennzeichnet, daß in der Auswerteeinheit (8) die Abmessungen verschiedener Überwachungsbereiche (15) abgespeichert sind, daß mehrere Schalter (S1 - S4) über jeweils eine Zuleitung (Z1 - Z4) an einen Eingang (E1 - E4) der Auswerteeinheit (8) angeschlossen sind, wobei jedem Eingang (E1 - E4) ein abgespeicherter Überwachungsbereich (15) zugeordnet ist, daß durch Betätigen eines Schalters (S1 - S4) am zugeordneten Eingang (E1 - E4) ein vorgegebener Signalwert zu dessen Aktivierung anlegbar ist, wodurch der zugeordnete abgespeicherte Überwachungsbereich (15) aktiviert ist, so daß die Objekte in diesem Überwachungsbereich (15) erfaßt werden, und daß zu Testzwecken über einen Ausgang A der Auswerteeinheit (8) auf die Zuleitungen (Z1 - Z4) jeweils ein vorgegebener Signalwert ausgebbar ist, welcher im fehlerfreien Fall an dem entsprechenden Eingang (E1 - E4) der Auswerteeinheit (8) ansteht.
  2. Optoelektronische Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgabe der Signalwerte über den Ausgang A zu Testzwecken zyklisch erfolgt.
  3. Optoelektronische Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei auf die Zuleitungen (Z1 - Z4) zu Testzwecken von dem Ausgang A der Auswerteeinheit (8) ausgegebenen Signalwerten die Eingänge (E1 - E4) der Auswerteeinheit (8) im fehlerfreien Fall deaktiviert sind.
  4. Optoelektronische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 - 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Fehlermeldung erfolgt, falls bei auf die zu Testzwecken vom Ausgang A der Auswerteeinheit (8) ausgegebenen Signalwerten wenigstens einer der Eingänge (E1 - E4) der Auswerteeinheit (8) aktiviert ist.
  5. Optoelektronische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 - 4, dadurch gekennzeichnet, daß zum Wechsel eines Überwachungsbereichs (15) ein nicht betätigter Schalter (S1 - S4) betätigt wird und darauf ein zweiter betätigter Schalter (S1 - S4) zurückgesetzt wird.
  6. Optoelektronische Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine Fehlermeldung erfolgt, falls beide Schalter länger als eine vorgegebene Sollzeit gleichzeitig aktiviert sind.
  7. Optoelektronische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 - 6, dadurch gekennzeichnet, daß gleichzeitig eine vorgegebene Anzahl N von Schaltern betätigt ist, so daß eine Erfassung von Objekten in N verschiedenen Überwachungsbereichen (15) erfolgt.
  8. Optoelektronische Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die vorgegebene Anzahl N von gleichzeitig betätigbaren Schaltern in einem Bereich Nmin ≤ N ≤ Nmax liegt, und daß bei gleichzeitigem Betätigen von N Schaltern außerhalb dieses Bereichs eine Fehlermeldung erfolgt.
  9. Optoelektronische Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß als Bereich gleichzeitig betätigbarer Schalter Nmin = 1 und Nmax = 2 gewählt ist.
  10. Optoelektronische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 - 9, dadurch gekennzeichnet, daß vier Schalter (S1 - S4) an die Auswerteeinheit (8) angeschlossen sind.
  11. Optoelektronische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 - 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalter (S1 - S4) von Relais oder von Ausgängen einer Steuerung gebildet sind.
  12. Optoelektronische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 - 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalter (S1 - S4) von binären Sensoren, insbesondere Lichtschranken oder Näherungsschaltern, gebildet sind.
  13. Optoelektronische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 - 12, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem betätigten Schalter (S1 - S4) auf der entsprechenden Zuleitung (Z1 - Z4) eine Versorgungsspannung VCC anliegt.
  14. Optoelektronische Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Versorgungsspannung innerhalb eines Bereichs von 16 V bis 30V variiert.
  15. Optoelektronische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß an die Zuleitungen (Z1 - Z4) unidirektionale Supressor-Dioden (36, 37, 38, 39) zum Schutz gegen transiente Überspannungen angeschlossen sind.
  16. Optoelektronische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 - 15, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem betätigten Schalter (S1 - S4) der zugeordnete Eingang (E1 - E4) der Auswerteeinheit (8) den Signalwert
    Figure 00170001
    0" einnimmt und bei nicht betätigtem Schalter (S1 - S4) den Signalzustand 1" einnimmt.
  17. Optoelektronische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 - 16, dadurch gekennzeichnet, daß die vom Ausgang A der Auswerteeinheit (8) zu Testzwecken ausgegebenen Signalwerte jeweils gleichzeitig über eine Anordnung von Dioden (41, 42 ,43, 44) auf die Zuleitungen (Z1 - Z4) ausgebbar sind.
  18. Optoelektronische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 - 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Eingänge (E1 - E4) und der Ausgang A der Auswerteeinheit (8) über Optokoppler (28, 29, 30, 31, 40) von den angeschlossenen Schaltern (S1 - S4) galvanisch getrennt sind.
  19. Optoelektronische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 - 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerteeinheit (8) von einem Mikrocontroller gebildet ist.
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